In april 2018, NASA lanceerde de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Het belangrijkste doel is het lokaliseren van planeten ter grootte van de aarde en grotere 'superaarde' die in een baan rond nabije sterren draaien voor verder onderzoek. Een van de krachtigste instrumenten die de atmosferen van sommige planeten die TESS ontdekt zal onderzoeken, is de James Webb Space Telescope van NASA. Aangezien het observeren van kleine exoplaneten met dunne atmosferen zoals de aarde een uitdaging zal zijn voor Webb, astronomen zullen gemakkelijker richten, gasreus exoplaneten eerst.

Sommige van Webb's eerste waarnemingen van gasreuzen exoplaneten zullen worden uitgevoerd via het Discretionary Early Release Science-programma van de regisseur. Het projectteam van het transiterende exoplaneet-project in Webb's wetenschappelijke operatiecentrum is van plan drie verschillende soorten waarnemingen uit te voeren die zowel nieuwe wetenschappelijke kennis zullen opleveren als een beter begrip van de prestaties van Webb's wetenschappelijke instrumenten.

"We hebben twee hoofddoelen. De eerste is om zo snel mogelijk transiterende datasets van exoplaneten van Webb naar de astronomische gemeenschap te krijgen. De tweede is om geweldige wetenschap te doen zodat astronomen en het publiek kunnen zien hoe krachtig dit observatorium is, " zei Jacob Bean van de Universiteit van Chicago, een co-hoofdonderzoeker van het transiterende exoplaneetproject.

"Het doel van ons team is om kritische kennis en inzichten te verstrekken aan de astronomische gemeenschap die zal helpen bij het katalyseren van onderzoek naar exoplaneten en om optimaal gebruik te maken van Webb in de beperkte tijd die we hebben, " voegde Natalie Batalha van NASA Ames Research Center toe, hoofdonderzoeker van het project.

Transit—Een atmosferisch spectrum

Wanneer een planeet voor de deur kruist, of doorgangen, zijn gastheer ster, het licht van de ster wordt gefilterd door de atmosfeer van de planeet. Moleculen in de atmosfeer absorberen bepaalde golflengten, of kleuren, van licht. Door het licht van de ster te splitsen in een regenboogspectrum, astronomen kunnen die delen van ontbrekend licht detecteren en bepalen welke moleculen zich in de atmosfeer van de planeet bevinden.

Voor deze waarnemingen het projectteam selecteerde WASP-79b, een planeet ter grootte van Jupiter op ongeveer 780 lichtjaar van de aarde. Het team verwacht de overvloed aan water te detecteren en te meten, koolmonoxide, en koolstofdioxide in WASP-79b. Webb kan ook nieuwe moleculen detecteren die nog niet zijn gezien in de atmosfeer van exoplaneten.

Fasecurve—Een weerkaart

Planeten die heel dicht bij hun sterren draaien, hebben de neiging om getijde-locked te raken. De ene kant van de planeet is permanent naar de ster gericht, terwijl de andere kant van de planeet af is gericht, net zoals een kant van de maan altijd naar de aarde is gericht. Als de planeet voor de ster staat, we zien zijn koelere achterkant. Maar terwijl het om de ster draait, steeds meer van de warme dagkant komt in beeld. Door een hele baan te observeren, astronomen kunnen die variaties observeren (een zogenaamde fasecurve) en de gegevens gebruiken om de temperatuur van de planeet in kaart te brengen, wolken, en chemie als functie van de lengtegraad.

Het team zal een fasecurve waarnemen van de "hete Jupiter", bekend als WASP-43b, die in minder dan 20 uur om zijn ster draait. Door naar verschillende golflengten van licht te kijken, ze kunnen de atmosfeer op verschillende diepten bemonsteren en een vollediger beeld krijgen van de structuur ervan. "We hebben al dramatische en onverwachte variaties gezien voor deze planeet met Hubble en Spitzer. Met Webb zullen we deze variaties in aanzienlijk meer detail onthullen om de fysieke processen te begrijpen die verantwoordelijk zijn, ' zei Boon.

Eclipse - De gloed van een planeet

De grootste uitdaging bij het observeren van een exoplaneet is dat het licht van de ster veel helderder is, het zwakke licht van de planeet overspoelt. Om dit probleem te omzeilen, een methode is om een ​​transiterende planeet te observeren wanneer deze achter de ster verdwijnt, niet wanneer het voor de ster kruist. Door de twee metingen te vergelijken, een genomen wanneer zowel de ster als de planeet zichtbaar zijn, en de andere wanneer alleen de ster in zicht is, astronomen kunnen berekenen hoeveel licht er alleen van de planeet komt.

Deze techniek werkt het beste voor zeer hete planeten die fel gloeien in infrarood licht. Het team is van plan om WASP-18b te bestuderen, een planeet die is gebakken tot een temperatuur van bijna 4, 800 graden Fahrenheit (2, 900K). Onder andere vragen, ze hopen te bepalen of de stratosfeer van de planeet bestaat vanwege de aanwezigheid van titaniumoxide, vanadiumoxide, of een ander molecuul.

Bewoonbare planeten

uiteindelijk, astronomen willen Webb gebruiken om potentieel bewoonbare planeten te bestuderen. Vooral, Webb zal zich richten op planeten die rond rode dwergsterren draaien, aangezien die sterren kleiner en zwakker zijn. waardoor het gemakkelijker wordt om het signaal van een in een baan om de aarde draaiende planeet te onderscheiden. Rode dwergen zijn ook de meest voorkomende sterren in onze melkweg.

"TESS zou meer dan een dozijn planeten moeten lokaliseren die in de bewoonbare zones van rode dwergen draaien, waarvan een paar misschien wel bewoonbaar zijn. We willen weten of die planeten een atmosfeer hebben en Webb zal het ons vertellen, " zei Kevin Stevenson van het Space Telescope Science Institute, een co-hoofdonderzoeker op het project. "De resultaten zullen een grote bijdrage leveren aan het beantwoorden van de vraag of omstandigheden die gunstig zijn voor het leven in onze melkweg gebruikelijk zijn."